ロールパイプベンダー：技術、用途、メリット

ロールパイプベンダーとは

ロールパイプベンダーは、設計された一連のローラーを通してパイプとチューブを強制し、鋼材に圧力をかけてユニークなプロファイルを形成するように設計されています。金属成形・曲げ方法の中でも、ロールパイプ曲げはパイプやその他の長尺緩やかな曲げ用途に非常に適しています。ロールパイプベンダーは断面での製品変形を非常に小さく抑えます。

ロールパイプベンダー（パイプロールベンダー、ローラーパイプベンダーとも呼ばれる）は、バー材と板金の両方を加工できます。バー材を扱う場合、材料は通常、オーバーハングクリフ特徴のない均一な断面を持ち、長方形以外の形状も可能です。押出しでバーが形成された後、形状とプロファイルをこのロールパイプベンダーでさらにカスタマイズできます。ロールパイプベンダーは、ほぼ無制限のサイズのパイプを容易に構築および修理することをユーザーに許可します。鋼管やチューブをその場でロール成形することで、重い部品を最高の効率とアクセス性で成形できます。

ロールパイプベンダーの構造

ロールパイプベンダーは、通常3つの特別に設計されたローラーを備えるため、3ロール曲げ機とも呼ばれます。これらのローラーは、金属バーを円弧に曲げるために特別に設計されています。ローラーは平行軸上で自由に回転し、標準的な水平間隔で取り付けられています。板金曲げ用に設計されたロール曲げ機と同様に、ロールパイプベンダーは大半径曲げを必要とする用途により適しています。

3つの特殊ローラーのうち、2つの下部ローラー（エンドローラーとも呼ばれる）は通常固定されています。位置固定され、正転・逆転を実現し、ロールベンダー機械内で鋼管の底部を支えます。これらの材料底部を支えるローラーは、マッチングした輪郭を持っています。

下部ローラーの逆形状が断面形状を維持し、外観と製品品質に影響する過度の変形を防止します。一方、上部ローラーは垂直方向に上下移動して高さを調整できます。上部ローラーはストックの上部を押し付けます。このローラーもパイプに押し付ける際にマッチングした輪郭を持っています。

この配置により、3つのローラー間の前後移動がパイプを徐々に曲げ、ユニークなプロファイルを獲得するまで続きます。ロールパイプベンダーは、パイプコイルや大半径の長い曲げ用途に最適です。徐々な成形プロセスにより断面変形が少なく、高品質で緩やかな曲げを提供します。

ロール曲げプロセスにおける塑性変形と弾性変形

ローリングまたはロール曲げは、ストックをローラーを通過させて機械的特性を付与し、厚みを減らしたり均一化したりする金属の古典的な成形方法です。ネジ配置により、バーストックをローラーに押し付けて成形し、プロセスでパイプは塑性変形と弾性変形を受けます。ロールパイプベンダーでのロール曲げプロセス中、ローラー間のパイプ部分は3次多項式の形状を取り、徐々に円弧になります。

ローラーが回転しパイプを移動させると、新しい位置でパイプは隣接領域の材料条件に影響される3次多項式の形状を取ります。ローラーにかかる力はバーの端に達するにつれて徐々に増大し、パイプの形状はより理想的な円弧に近づきます。

さまざまな種類と用途のロール曲げ機での成形プロセス全体を通じて、塑性変形は保持されます。比較すると、材料の一部がローラー間の領域を離れると、弾性変形は逆転します。弾性変形によるスプリングバックを認識し、ロールを調整して所望の半径を獲得する際に補正する必要があります。

スプリングバックのレベルは、延性に対する金属タイプの逆剛性に依存します。例えば、アルミニウム合金をロール曲げする場合、鋼材よりはるかに高い延性と弾性順応性を持つため、アルミニウム部品は鋼バーストックよりもアーク形状に成形するのに適しています。

現代のパイプ曲げプロセスの種類

市場には、CNCロールパイプベンダーのような自動パイプベンダーが増えており、信頼性が高く、清潔で効率的なパイプ曲げ生産を提供しています。ロールベンダー機械に加えて、パイプやチューブを自動的かつ永久的にカスタマイズ形状に成形する多くのパイプ曲げ技術があります。現代のパイプ曲げ方法は「型曲げ」または「自由曲げ」に分類できます。

型曲げタイプ（プレス曲げとロータリードロー曲げを含む）では、パイプは一連のユニークなダイスによって成形されます。直管やチューブを、単一または複数の曲げを実行する曲げ機で加工し、より複雑な形状を作成できます。これらの曲げ方法は一般的に幅広い延性金属パイプで利用可能です。

一方、自由曲げ（本記事の焦点である3ロール曲げを含む）は、通常、製品を運動学的に成形します。したがって、曲げプロファイルはパイプ曲げ機で使用される工具幾何学に依存しません。鋼管の許容半径もより大きくなります。